CA1281824C

CA1281824C - Ecran d'affichage a matrice active et a redondance lignes et colonnes

Info

Publication number: CA1281824C
Application number: CA000528179A
Authority: CA
Inventors: Francois Maurice
Original assignee: Individual
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1986-01-27
Filing date: 1987-01-26
Publication date: 1991-03-19
Anticipated expiration: 2008-03-19
Also published as: FR2593629A1; DE3773230D1; JPH0715540B2; US4789857A; EP0236167B1; EP0236167A1; JPS62209417A; FR2593629B1

Abstract

PRÉCIS DE LA DIVULGATION Écran d'affichage à matrice active et à redondance lignes et colonnes. L'écran d'affichage comprend une première et une seconde plaques transparentes entre lesquelles est inséré un cristal liquide. Sur une première plaque sont déposées une matrice d'éléments comprenant chacun un transistor et un pavé conducteur, des rangées d'électrodes d'adressage organisées en lignes et en colonnes. Les rangées d'électrodes sont reliées entre elles à leurs extrémités par des résistances qui permettent d'éviter les effets des coupures de lignes ou de colonnes. Application aux écrans d'affichages à cristaux liquides.

Description

1'~8~8'~4 La présente invention a pour objet un écran d'affichage à matrice active et à redondance lignes et colonnes.
Elle trouve une application en opto-electronique dans la réalisation d'afficheurs à
cristaux liquides utilisés notamment comme convertisseurs d'informations électriques en informations optiques.
Un écran d'affichage à matrice active comprend généralement deux plaques entre lesquelles est intercalé un materiau électrooptique comme un cristal liquide. Sur l'une des plaques, on trouve une matrice de pavés conducteurs transparents, des transistors en couches minces, une famille de lignes conductrices d'adressage et une famille de colonnes conductrices d'adressage. Chaque transistor possède une grille reliée a une ligne, une source reliée à un pavé et un drain relié à une colonne. Sur la seconde plaque, on trouve une contre-électrode.
L'invention a pour objet de remedier aux inconvénients de l'art anterieur tel que décrit plus bas. A cette fin, elle propose un écran d'affichage à
matrice active permettant d'éviter qu'une coupure d'une ligne ou d'une colonne conductrice rende inutilisables les eldims isolés par cette coupure. Ce résultat est :

:; ~

1 ~18~4

- 2 -obtenu en reliant entre elles les extrémités des lignes et des colonnes conductrices par des résistances.
De façon plus précise, l'invention a pour objet un écran d'affichage à matrice active comprenant de façon connue, une première et une seconde plaques transparentes entre lesquelles est inséré un cristal liquide, la première plaque comprenant des pavés conducteurs definissant des éléments d'affichage et des rangées d'électrodes d'adressage organisees en lignes et en colonnes, ces rangées étant reliées à des circuits de commande de l'affichage, la seconde plaque comprenant une contre-électrode. Selon la principale caractéristique de l'écran d'affichage à matrice active conforme à l'invention, les rangées d'électrodes sont reliées entre elles à leurs extrémités par des résistances.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, chaque résistance a une valeur Rs supérieur à l'impédance de sortie des circuits de commande, très supérieure à la résistance de chaque rangée d'électrodes, et telle que Rs/2 soit très inférieur à Ra/n où Ra est l'impédance caractéristique de chaque élément d'affichage vue de la ligne ou de la colonne considérée et n le nombre d'éléments actifs simultanément sur la ligne ou la colonne.

8~ 4 Une variante de l'écran d'affichage selon l'invention permet d'apporter une protection antistatique. A cette fin, le réseau de r~sistances reliant entre elles les lignes et le reseau de résistances reliant entre elles les colonnes, sont interconnectés par une résistance Rp de valeur égale ou voisine de la résistance Rs.
Selon un mode de réalisation préféré, l'ensemble des résistances Rs et Rp est constitué par une bande résistive faisant le tour de l'écran d'affichage, cette bande étant en contact avec les lignes et les colonnes.
L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description gui va suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif en référence aux dessins annexés qui font suite et sur lesquels:
- la figure 1 représente la structure d'un écran d'affichage de l'art antérieur;
- la figure 2 représente le schéma équivalent de l'écran d'affichage de la figure 1;
- la figure 3 est une vue schématique des lignes conductrices déposées sur la première plaque d'un écran d'affichage selon l'invention;
- la figure 4 est une autre disposition possible des lignes conductrices;

1'~ 8'~4 - la figure 5 montre des chronogrammes illustrant la commande d'une portion de ligne conductrice coupee;
- la figure 6 montre des chronogrammes illustrant une variante de la commande d'une portion de ligne conductrice coupée;
- la figure 7 montre l'ensemble des resistances utilisées pour obtenir une protection antistatique;
- la figure 8 représente schématiquement une bande résistive permettant d'obtenir les résistances de liaison entre lignes et colonnes.
Une telle structure est représentée sur la figure 1. On y a représenté, de manière simplifiée, une plaque inférieure 10 portant des colonnes conductrices 12 et des lignes conductrices 14, un transistor 20 et un pavé conducteur 22 et une plaque supérieure 24 recouverte d'une contre-électrode 26.
Sur la figure 2, on a représenté le schéma équivalent de l'écran d'affichage global dont on a décrit un élément sur la figure 1. Cet écran comprend les colonnes conductrices 12, reliées à un circuit de commande 28 délivrant des tensions vidéo appropriées, et les lignes conductrices 14, reliées à un circuit de commande 30 délivrant des tensions d'adressage de lignes. En traits tiretés, on a représenté les points " ,~, 1~8~8~4 - 4a -d'image 32 de l'ecran d'affichage. Ils sont situés à
l'intersection des lignes 14 et des colonnes 12 conductrices. Ces points d'image 32 (appel~s encore "pixels" ou "eldims") comprennent chacun un transistor et un condensateur. L'une des armatures est constituée par un pavé conducteur 22 dépose sur la plaque 10 et l'autre armature par une contre-électrode 26 disposée sur l'autre plaque 24.
En se référant à cette figure, on voit qu'en cas de coupure d'une ran~ée conductrice (soit une colonne 12, soit une ligne 14), la portion de rangée coupée n'est plus portée au potentiel de commande délivré par le circuit de commande 28 ou 30.
Ceci a pour résultat le non fonctionement des eldims connectes ~ cette portion de rangée, ce qui se traduit par un effet parasite très visible sur l'écran d'affichage. Cet effet peut être par exemple une trainée blanche correspondant aux eldims défectueux reliés à la portion de rangée coupée sur un fond d'écran noir.
Sur la figure 3, on a représenté des lignes conductrices 14 déposées sur une première plaque 10 d'un écran d'affichage selon l'invention. Ces lignes 14 ont une résistance RL et sont connectées à un circuit de commande 30.

1'~818~4 - 4b -Selon la principale caractéristique del'invention, les lignes 14 sont reliées entre elles à
leurs extrémités par des résistances Rs.
De même, les colonnes conductrices déposées sur la première plaque 10 de l'ecran d'affichage sont reliées entre elles à leurs extremites par des résistances Rs (non représentées).
Ces résistances Rs créent une redondance ligne et/ou colonne permettant, en cas de coupure d'une ligne et/ou d'une colonne, de porter la portion de la ligne et/ou de la colonne coupée à un potentiel égal à
la demi-somme des potentiels des lignes et/ou des colonnes voislnes.
~ur la figure 4, on a représenté une autre disposition possible des lignes conductrices. Les lignes 14 sont connectées alternativement au circuit 30 qui est disposé sur le côté droit de la plaque 10 et à
un circuit de commande 30' qui est disposé en regard du circuit 30 sur le côte gauche de la plaque 10.

.

5~818~4 A;nsi, la prem;~re plaque 10 de l'ecran d'af-fichage comprend~ en alternance, une l;gne conductrice 14 connectée au circu;t de commande 30, une ligne con-ductrice 14 connectée au circuit de commande 3û', une ligne conductrice 14 connectee au c;rcu;t de commande 30, etc...
Les lignes 14 sont reliées entre elles a leurs deux extremités par des resistances Rs.
Comme dans La variante de la figure 3, ces resistances créent une redondance l;gne permettant, en cas de coupure d'une ligne, de porter la portion de la ligne coupee à un potentiel egal à la demi-somme des potentiels des lignes vois;nes connectees au même cir-cuit de commande que la ligne coupée.
De même, les colonnes conductrices lZ peuvent être connectées alternativement à deux circuits de com-mande disposés en haut et en bas sur la plaque 10.
Les rés;stances Rs doivent verif;er plu-sieurs conditions pour ne pas nuire au bon fonctionne-ment de l'écran d'affichage.
Tout d'abord, la resistance Rs doit être su-périeure à l'impedance de sortie des circuits de com-mande. Cette cond;tion permet de rester dans les l;mi-tes d'util;sation des circuits de commande et de ne pas surcharger ces derniers. Ensuite, la resistance Rs doit être très superieure à la resistance des lignes et~ou des colonnes. Cette condition permet aux Lignes et aux colonnes non coupées de rester equipotent;elles. Enfin, la rés;stance R~ do;t être très inférieure à n où Ra est l'impédance caracteristique d'un élément d'affi-chage n le nombre de ces eléments act;fs s;multanements sur la ligne ou la colonne. Cette derniere condition ~ permet à la portion de la rangee coupée, d'être portee -~ a un potentiel égal à la dem;-somme des potentiels des ` 35 rangees vo;sines.

, ~18f~

On va maintenant décr;re la commande de l'ecran d'aff;chage selon l';nvent;on, en cas de coupu-re d'une rangée d'electrode (l;gne ou colonne).
Lorsque les circu;ts de commande 28 ou 30 de-livrent des signaux de commande video composites, laportion de rangee coupee est portée a un potent;eL egal à la demi-somme des potentiels des rangees voisines.
Les eldims isolés par la coupure sont ainsi commandes par un potentiel vidéo moyen qui se rapproche du poten-tiel video de commande que reçoit la rangée. De façonplus précise, sur la figure 5, on a représente des chronogrammes illustrant une commande d'une portion de ligne conductrice coupée. La partie a représente la tension VG appliquee sur une ligne, c'est-a-dire, fina-lement aux grilles des transistors relies à cette li-gne. L'indice n représente le rang de la ligne. La ten-sion VG est un signal en forme d'impulsions avec une valeur de blocage VB et une valeur de deblocage VD.
Chaque point d'image de la ligne n est active pendant l'intervalle de temps TLn pendant lequel la tension de ligne VG est égale à VD. En traits tiretés sont repré-sentées les tensions appliquees aux lignes n-1 et n+1 et en trait plein la tension appliquée à la ligne n.
Les signaux de commande délivres par le cir-cuit de commande 28 sur les colonnes conductrices 12sont des signaux vidéo (non representés).
La partie b représente la tension appliquee sur la grille des transistors reliés à la portion de la ligne n supposee coupée. Grâce à la redondance ligne creee par la resistance Rs, la portion de la ligne cou-pée est portee à un potentiel égal a la demi-somme des potentiels de la ligne n-1 et de la ligne n+1. Comme on ~8~

peut le voir, ce potentiel reste inferieur a la tension de deblocage VD. Dans ces conditions, la portion de ligne coupee est portee à un potentiel ne permettant pas de rendre actifs les points d'image correspondants.
Cette commande n'est donc pas applicable à l'~cran d'affichage conforme à l'invention.
Sur la figure 6, on a represente les chrono-grammes correspondant à une commande possible.
La partie a represente la tension VG appl;-quée aux l;gnes n-1,n,n+1. Cette tens;on presente enco-re une vaLeur de débloçage VD et une valeur de blocage VB. Chaque po;nt d';mage de la l;gne n est act;ve pen-dant l';ntervalle TLn pendant lequel la tension VG est égale à VD~
En trai$s t;retés, on a repr~senté les ten-sions appliquées respectivement aux lignes n-1 et n+1.
Ces lignes n-1 et n+1 ont respectivement un temps d'adressage ligne TLn 1 et TLn+1.
Les temps d'adressage ligne TLn_1,TLn et TLn+1 se chevauchent de telle sorte que pendant un in-tervalle T; correspondant à la superposition des trois temps d'adressage, les trois lignes Ln 1~ Ln et Ln+1 reçoivent, en même temps, une tension VG égale a la tension de deblocage.
La partie b represente la tension à laquelle est portée une portion de la ligne n supposée coupée.
Cette tension est égale à la demi-somme des tensions des lignes n-1 et n+1. Comme on peut le voir, pendant l'intervalle T;, la demi-somme des potentiels de la ligne n-1 et de la ligne n+1 est égale a la tension de deblocage VD. La portion de ligne coupee est ainsi por-tée a un potentiel permettant de rendre actifs les points d'image connectés à cette portion de ligne.
Sur la figure 7, on a représenté des rangees d'électrodes organisées en colonnes conductrices 12 et . .

1~818'~4 en lignes conductrices 14. Les colonnes conductrices 12 sont connectees alternativement au circuit de commande 28 qui est dispose en haut de la prem;ere plaque 10 et au circuit de commande 28' qui est dispose en bas.
Les lignes conductrices 14 sont connectees alternativement au circuit de commande 30 qui est dis-pose à droite et au circuit de commande 30' qui est disposé à gauche.
Toutes les l;gnes et toutes les colonnes con-ductrices sont rel;~es entre elles, à leurs extremites, par des reseaux de r~ésistances Rs. Les réseaux de re-sistances reliant entre elles les lignes 14 et le re-seau de resistances reliant entre elles les colonnes 12 sont interconnectes par des resistances Rp.
La valeur de Rp est égale ou voisine de celle de Rs. L'impédance maximale entre une ligne 14 et une colonne 12 quelconques est de l'ordre de nL2nC Rs avec nL et nC correspondant respectivement au nombre de li-gnes et de colonnes de l'ecran d'affichage. Cette impé-dance tend a égaliser les potentiels des lignes et des colonnes pendant la réalisation et la manipulation de l'ecran d'affichage. Ceci a pour résultat de proteger l'ecran contre l'accumulation d'electricite statique qui pourrait apparaître lors de la manipulation ou lors de la r~alisation de l'écran d'affichage. L'apparition de telles charges aux croisements des lignes et des colonnes est ainsi supprimée. Cette interconnexion des réseaux de resistances Rs par des res;stances Rp permet donc d'obtenir une protection antistatique de l'ecran d~affichage.
On va maintonant decrire un mode de realisa-tion des résistances Rs et Rp.
Les conditions impos~es à Rs entraînent quel-ques contraintes concernant la realisation de ces ré-sistances et des lignes et colonnes.

:

18'~4 La première condition ;mpose à la resistance Rs d'etre superieure a l'impedance de sortie des cir-cuits de commande. La valeur de Rs ne doit donc pas être trop petite. Par exemple, elle sera superieure ou egale à 100 kn lorsque le circuit de commande ne peut debiter plus de 0,1 mA pour chaque ligne ou colonne sous une tension de commande de 10 volts.
La seconde condition implique que les colon-nes 12 et les lignes 14 aient une valeur resistive tres inférieure à Rs. Par exemple, les rés;stances des ran-gees d'electrodes doivent etre de l'ordre de 1 à
10 Kn . Cette contrainte exclut pratiquement l'utili-sation d'oxyde conducteur tel que l'oxyde d'etain et d'indium (IT0) pour la realisation des l;gnes ou des colonnes.
La combinaison de toutes ces conditions et de ces contra;ntes ;mpose la réalisation des lignes et des colonnes conductrices en un metal peu résistif tel que l'aluminium.
20Sur la figure 8, on a represente un exemple de réalisation des réseaux de résistances dans le cas d'une protection antistatique telle que décrite en re-férence a la f;gure 7. L'ensemble des rés;stances Rs et Rp est obtenu par une bande res;stive 32 faisant le tour de la plaque. Cette bande 32 est en contact avec les l;gnes 14 et les colonnes 12. Elle est réal;sée de préférence en oxyde d'eta;n et d';nd;um. Par exemple lorsque les points d'image ont une largeur de l'ordre de 250 um et lorsque la valeur rés;stive de Rs est de 30l'ordre de 100 kQ , la largeur e de la bande 32 est de l'ordre de 25 ~m.
Cette bande 32 peut être obtenue par dépot d'IT0 lors de la première étape du procéde de fabrica-tion de la matrice de la prem;ère plaque. De cette fa-çon, la bande resistive 32 produ;t une protection an-t;statique lors des etapes suivantes du procéde de fa-brication de l'écran.

~ 8924 C/RS

Claims

1. Écran d'affichage à matrice active comprenant une première et une seconde plaques transparentes entre lesquelles est inséré un cristal liquide, la première plaque comprenant des pavés conducteurs définissant des éléments d'affichage et des rangées d'électrodes d'adressage organisées en lignes et en colonnes, ces rangées étant reliées à des circuits de commande de l'affichage, la seconde plaque comprenant une contre-électrode, cet écran étant caractérisé par le fait que les rangées d'électrodes sont reliées entre elles à des extrémités par des résistances et que lesdits circuits de commande de l'affichage délivrent des signaux d'adressage sur des rangées d'électrodes, ledit signal d'adressage pour une rangée d'électrodes donnée chevauchant, en temps, les signaux d'adressage d'au moins deux rangées de chaque côté de ladite rangée donnée de telle sorte que, si ladite rangée donnée est coupée, un signal d'adressage pour cette rangée donnée est délivré par les parties chevauchantes des signaux d'adressage des lignes adjacentes passant par lesdites résistances.

2. Écran d'affichage à matrice active comprenant une première et une seconde plaques transparentes entre lesquelles est inséré un cristal liquide, la première plaque comprenant des pavés conducteurs définissant des éléments d'affichage et des rangées d'électrodes d'adressage organisées en lignes et en colonnes, ces rangées étant reliées à des circuits de commande de l'affichage, la seconde plaque comprenant une contre-électrode, cet écran étant caractérisé par le fait que les rangées d'électrodes sont reliées entre elles à des extrémités par des résistances et que chaque résistance a une valeur Rs supérieure à l'impédance de sortie des circuits de commande, très supérieure à la résistance de chaque rangée d'électrodes, et telle que Rs/2 soit très inférieur à Ra/n où Ra est l'impédance caractéristique de chaque élément d'affichage vue de la ligne ou la colonne considérée et n le nombre d'éléments actifs simultanément sur la ligne ou la colonne.

3. Écran d'affichage à matrice active comprenant une première et une seconde plaques transparentes entre lesquelles est inséré un cristal liquide, la première plaque comprenant des pavés conducteurs définissant des éléments d'affichage et des rangées d'électrodes d'adressage organisées en lignes et en colonnes, ces rangées étant reliées à des circuits de commande de l'affichage, la seconde plaque comprenant une contre-électrode, cet écran étant caractérisé par le fait que les rangées d'électrodes sont reliées entre elles à des extrémités par des résistances, que chaque résistance a une valeur Rs et que des résistances reliant entre elles les lignes et des résistances reliant entre elles les colonnes sont interconnectés par une résistance Rp de valeur essentiellement égale à la résistance Rs.

4. Écran d'affichage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les résistances Rs et Rp sont constitués par une bande résistive faisant le tour de l'écran d'affichage, cette bande étant en contact avec les lignes et les colonnes.